Monitoramento da operação de dressagem através de índice de dano, em dados adquiridos por transdutores piezelétricos de baixo custo

Abstract

Diversos estudos que visam o monitoramento da operação de dressagem no processo de retificação têm utilizado sinais de emissão acústica (EA) para extrair informações e classificar as condições do rebolo. Entretanto, ainda existem lacunas para serem preenchidas quanto a métodos de transição entre a condição do rebolo dressado e não dressado, ao mesmo tempo em que diversas métricas baseadas em processamento digital de sinais, ainda não foram testadas para a extração de características de sinais gerados por transdutores piezelétricos durante a operação de dressagem. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo apresentar um novo método baseado em sinais de transdutores piezelétricos, e na combinação do índice desvio do valor médio quadrático (RMSD) e densidade espectral de potência (PSD) para determinar o momento adequado para interromper a operação de dressagem de rebolos convencionais de óxido de alumínio. A metodologia proposta foca em expandir o uso de transdutores alternativos, do tipo diafragma piezelétrico, para monitorar a dressagem de rebolos e usa um sensor de EA comercial como referência. A fim de validar o método, ensaios experimentais de dressagem foram realizados, e os sinais gerados pelo sensor de EA e pelo diafragma piezelétrico foram coletados e, posteriormente, processados digitalmente para extração de características com base na abordagem proposta. Os resultados mostram que usando o índice RMSD foi possível extrair informações referente as condições da superfície de corte do rebolo a partir dos sinais de ambos os sensores EA e diafragma piezelétrico. Os resultados indicam ainda que ao selecionar bandas de frequências que possuem maior relação com as condições da superfície de corte do rebolo, foi possível definir um limiar que pode ser usado para interromper a operação de dressagem no momento adequado, garantindo que o rebolo esteja restabelecido para o uso na retificação. Por fim, os resultados demonstram a viabilidade de um novo método não invasivo para o monitoramento da operação de dressagem de rebolos convencionais, contribuindo, principalmente, para a otimização do processo de retificação.

Several studies aimed at monitoring the dressing operation in the grinding process have used acoustic emission (AE) signals to extract information and classify the conditions of the grinding wheel. However, there are still gaps to be filled in terms of transition methods between the condition of the dressed and undressed grinding wheel, while several metrics based on digital signal processing have not yet been tested for the extraction of characteristics from signals generated by piezoelectric transducers during the dressing operation. In this context, the present research aims to present a new method based on signals from piezoelectric transducers and the combination of the root mean square deviation index (RMSD) and power spectral density (PSD) to determine the appropriate moment to interrupt the dressing operation of conventional aluminum oxide grinding wheels. The proposed methodology focuses on expanding the use of alternative piezoelectric diaphragm transducers to monitor the dressing of grinding wheels and uses a commercial AE sensor as a reference. In order to validate the method, experimental dressing tests were performed, and the signals generated by the AE sensor and the piezoelectric diaphragm were collected and then digitally processed to extract features based on the proposed approach. The results show that using the RMSD index it was possible to extract information regarding the conditions of the grinding wheel’s cutting surface from the signals of both AE sensors and piezoelectric diaphragm. The results also indicate that by selecting frequency bands that have a greater relationship with the conditions of the grinding wheel’s cutting surface, it was possible to define a threshold that can be used to interrupt the dressing operation at the appropriate time, ensuring that the grinding wheel is restored to be used in grinding. Finally, the results demonstrate the feasibility of a new non-invasive method for monitoring the dressing operation of conventional grinding wheels, mainly contributing to the optimization of the grinding process.